旋转机械故障诊断系统与算法开发及其应用研究

发布时间：2017-04-11 09:26

  本文关键词：旋转机械故障诊断系统与算法开发及其应用研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：旋转机械设备被广泛应用于电力、机械制造等许多重要领域，其健康状况不仅影响设备本身的运行，还可能给生产造成影响，严重时会造成国民经济重大损失，甚至导致机毁人亡。对机械设备的状态监测和故障诊断是十分必要的。应用信号处理方法对振动信号进行特征提取,进而诊断出其健康状况，是机械设备故障诊断领域的重要研究方向。 本文首先研究了全息谱技术在Microsoft Visual Studio.NET环境下的算法实现与改进，进而对模拟信号、转子实验台等信号进行分析，研究了全息谱技术和轴系空间振型在机械设备的振动状态监测和故障诊断中的应用。鉴于位移信号更有效，而实际受条件限制，很多情况下只能测得加速度信号的情况，文章对振动信号数值积分进行了研究。 同时，针对目前故障诊断算法的实现多是基于MATLAB和Labview软件平台的问题，，应用MS VS.NET平台开发出一套状态监测与故障诊断系统，为算法和系统的工程实用化奠定了基础。文章先后研究了振动信号的实时采集，建立多通道实时信号采集系统，接着建立了基于Access的数据库系统，进而搭建了一套旋转机械振动状态在线监测与诊断系统；在此基础上对实际工程案例进行研究分析，探究其在工程领域的应用，本文的主要内容及研究结果如下： (1)全息谱技术和轴系空间振型在机械设备的振动状态监测和故障诊断中的应用研究 针对全息谱技术和轴系空间振型的算法实现过程中对信号的幅值、相位信息及频率分量反求准确性高，而一般带通滤波方法不能满足要求的问题；研究了运用频域方法来代替带通滤波方法来反求信号的幅值、频率分量、相位信息等。 针对在研究全息谱技术在机械设备振动状态故障监测与诊断中应用时需要其它信号处理方法的问题。设计并制作一套《基于VS.NET的全息谱分析系统》，集多个测量截面的波形、幅值谱、轴心轨迹、二维全息谱、瀑布图、全息瀑布图分析于一体。在此基础上应用所建立系统对转子信号对比分析，验证了算法的准确性，并探究了全息谱技术，轴系空间振型在机械设备的振动状态监测和故障诊断中的应用。 (2)加速度信号数值积分的研究与应用 鉴于加速度传感器具有重量轻、体积小、频率范围宽、灵敏度高等优点，而实际受条件限制，很多情况下只能测得加速度信号的情况。本研究对加速度信号数值积分进行了探索，分别对比总结出时域积分和频域积分的优缺点。一定程度上频域积分可以有效去除时域信号的微小误差在积分过程中产生的趋势项,使得结果更加准确。 (3)旋转机械振动状态监测与故障诊断系统的搭建及应用实例 为便于实验和研究更好地进行，搭建设备振动状态在线监测与诊断系统，包括三部分：《多通道实时信号采集系统》、《基于Access的数据库系统》、《信号分析系统》。系统在设备在线工作时通过实时信号采集子系统监测转子系统振动情况，将所获报警数据和定时存储数据存储到数据库子系统；由离线子系统检索数据库进行数据分析。该系统是为了满足工程化的需求，提供一种利用基于Visual Studio.NET软件平台的旋转机械振动状态监测与诊断系统及方法，更加贴近工程实际。
【关键词】：旋转机械 振动信号 故障诊断 全息谱技术 轴系空间振型 数值积分
【学位授予单位】：上海交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TH165.3
【目录】：

• 上海交通大学硕士学位论文答辩决议书5-6
• 摘要6-8
• ABSTRACT8-14
• 第一章 绪言14-24
• 1.1 研究目的、意义及来源14-16
• 1.1.1 研究目的及意义14-15
• 1.1.2 课题来源15-16
• 1.2 研究现状16-20
• 1.2.1 全息谱技术与轴系空间振型研究现状16-19
• 1.2.2 加速度信号数值积分研究现状19-20
• 1.2.3 旋转机械振动状态监测与故障诊断系统研究现状20
• 1.3 研究对象、方法及内容20-24
• 1.3.1 研究对象及方法20-22
• 1.3.2 研究内容22-24
• 第二章 全息谱技术及轴系空间振型的算法实现与应用研究24-54
• 2.1 引言24-25
• 2.2 全息谱技术的基本概念与算法实现25-32
• 2.2.1 轴心轨迹的基本概念及特点25
• 2.2.2 二维全息谱的基本概念及特点25-26
• 2.2.3 三维全息谱的基本概念及特点26
• 2.2.4 全息瀑布图的基本概念及特点26-27
• 2.2.5 轴系空间振型的基本概念及特点27-28
• 2.2.6 全息谱分析系统的算法实现与特点28-30
• 2.2.7 全息谱分析系统的算法验证30-32
• 2.3 本特利转子实验台模拟旋转机械设备故障的研究32-42
• 2.3.1 试验台介绍32-33
• 2.3.2 轴裂纹故障33-37
• 2.3.3 动静件碰摩故障37-40
• 2.3.4 转子系统启停机过程40-42
• 2.4 模拟 60 万千瓦汽轮机轴系振动台42-52
• 2.4.1 实验介绍42-43
• 2.4.2 全息谱应用研究43-48
• 2.4.3 轴系空间振型应用研究48-52
• 2.5 本章小结52-54
• 第三章 加速度信号数值积分的研究54-78
• 3.1 引言54
• 3.2 时域积分54-63
• 3.2.1 时域积分基本概念54-55
• 3.2.2 时域积分算法实现与仿真信号分析55-63
• 3.3 频域积分63-70
• 3.3.1 频域积分基本概念63-65
• 3.3.2 频域积分算法实现与仿真信号分析65-70
• 3.4 海上风力发电机组测试分析70-76
• 3.4.1 实验介绍70
• 3.4.2 测试信号分析70-76
• 3.5 本章小结76-78
• 第四章 旋转机械振动状态监测与故障诊断系统的搭建78-90
• 4.1 引言78-79
• 4.2 系统开发思路79-81
• 4.3 系统开发环境与开发工具81-82
• 4.3.1 系统开发环境81
• 4.3.2 系统开发工具81-82
• 4.4 系统整体框架组成82-88
• 4.4.1 多通道实时信号采集及在线监测子系统83-85
• 4.4.2 数据库子系统85-87
• 4.4.3 信号分析子系统87-88
• 4.5 本章小结88-90
• 第五章 状态监测与故障诊断系统的应用实例90-108
• 5.1 引言90
• 5.2 聚合安定封端机90-97
• 5.2.1 封端机参数90-91
• 5.2.2 封端机非驱动端91-94
• 5.2.3 封端机驱动端94-97
• 5.3 固液分离机97-106
• 5.3.1 分离机参数97
• 5.3.2 1 #分离机97-101
• 5.3.3 2 #分离机101-105
• 5.3.4 电机地脚振动结果分析105-106
• 5.4 本章小结106-108
• 第六章 总结与展望108-111
• 6.1 本文主要研究内容总结108-110
• 6.2 本文不足之处与研究展望110-111
• 参考文献111-114
• 致谢114-115
• 攻读硕士学位期间部分研究工作成果115

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 徐小力,高锦宏;《大型旋转机械在线智能化状态维护的研究》概论[J];北京机械工业学院学报;1998年04期

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3 练晓婷;张雷;李光宇;;基于Labview的二维全息谱绘制[J];风机技术;2011年05期

4 白晖宇;朱瑞;孟光;;透平压缩机转子系统常见振动故障分析及处理[J];风机技术;2012年04期

5 刘杨;太兴宇;赵倩;闻邦椿;;转子系统不对中-碰摩耦合故障的动力学特性[J];东北大学学报(自然科学版);2013年04期

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9 陈为真;汪秉文;胡晓娅;;基于时域积分的加速度信号处理[J];华中科技大学学报(自然科学版);2010年01期

10 徐小力,梁福平,许宝杰,韩秋实,王为真;旋转机械状态监测及预测技术的发展与研究[J];建设机械技术与管理;2003年07期

  本文关键词：旋转机械故障诊断系统与算法开发及其应用研究，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：298821